3.1DNA是主要的遗传物质 课件-2025-2026学年高一人教版生物必修2

该高中生物学课件聚焦“DNA是主要的遗传物质”，通过回顾孟德尔豌豆杂交实验、摩尔根果蝇实验及染色体组成，提出“DNA和蛋白质谁是遗传物质”等问题，搭建旧知到新知的学习支架。 其亮点在于以肺炎链球菌转化实验（格里菲思对照设计、艾弗里减法原理）和噬菌体侵染实验（赫尔希和蔡斯同位素标记）为核心，培养科学思维与探究实践。学生能掌握实验逻辑，教师可依托结构化资料提升教学效率。

第1节 DNA是主要的遗传物质 第3章 基因的本质 知识回顾 必修2第1章：孟德尔的豌豆杂交实验：______控制生物体性状 必修2第2章：摩尔根的果蝇杂交实验：______在染色体上 必修1第3章： 染色体的组成成分：主要由________和_________组成 DNA 蛋白质 基因 基因 Q1：DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质呢？ Q2：遗传物质应该具备什么特点呢？ （1）能够携带大量遗传信息； （2）结构比较稳定 （3）…… 一、对遗传物质的早期推测 任务1：阅读教材P42人们对遗传物质的早期推测，回答以下提问： Q1：20世纪中叶，在蛋白质和DNA中，人们认为哪一种是遗传物质？ Q2：为什么会有这样的认识？ 一、对遗传物质的早期推测 早期，科学家认为DNA是由4个含不同碱基的核苷酸连接成的四核苷酸，这就是著名的"四核苷酸假说"。 后来新证据表明DNA是大分子，认为DNA是四核苷酸组合成的固定单元的单调重复，但这种结构难以担当储存大量遗传信息的重任，而当时研究很多的蛋白质的结构具有多样性和特异性，所以大多数科学家认为蛋白质是遗传物质 。 二、肺炎链球菌的转化实验 1.实验材料：肺炎链球菌 1918年，欧洲爆发了“西班牙流感”，同年，美国也受到波及。事后统计，全球共有约5000万人在这场大流感中丧生。这场灾难的凶手虽然是甲型H1N1流感病毒，但最终导致人员死亡的真正病因就是由肺炎链球菌引起的细菌性肺炎。 面对肺炎链球菌的肆虐，人们加快了疫苗研制的进度。1928年，英国细菌学家格里菲思发现了两种不同的肺炎链球菌，一种是有荚膜、毒力强、菌落光滑型（S）的3种肺炎链球菌，另一种是无荚膜、毒力减弱、菌落呈粗糙型（R）的2型肺炎链球菌。经过试验，前一种对实验白鼠有毒，而后一种没有毒。 二、肺炎链球菌的转化实验 1.实验材料：肺炎链球菌 无 比较项目 S型 R型 菌落 菌体 有无荚膜 有无毒性 表面光滑 Smooth 表面粗糙 Rough 有 无 多糖荚膜 有 无 菌落： 细菌在固体培养基上生长发育，形成以母细胞为中心的一团肉眼可见的、有一定形态的子细胞的集团。 二、肺炎链球菌的转化实验 2.格里菲思的实验 任务2：阅读教材P43格里菲思的实验过程，回答以下提问： Q1：单独注射加热致死的S型细菌会不会导致小鼠死亡？ Q2：第四组实验的小鼠死亡，并从其体内分离出S型活细菌，说明了什么？ Q3：从格里菲思的实验中，你学习了哪些实验方法？ 不会 已经加热致死的S型细菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质 控制单一变量；设置对照 二、肺炎链球菌的转化实验 Q4：从格里菲思的实验中，你能得出什么结论？ 已经加热致死的S型细菌，含有某种促使R活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子 注射R型活细菌 第一组 注射S型活细菌 第二组 注射加热杀死的S型细菌 第三组 R型菌+加热杀死的S型菌 第四组 二、肺炎链球菌的转化实验 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA 加热杀死的S型细菌 Q：转化因子究竟是什么物质呢？ 加热致死的原理： （1）加热会使蛋白质变性失活，这种失活是不可逆的，由于蛋白质失活，酶等生命体系失去其相应功能，细菌死亡。 （2）加热时，DNA的结构也会被破坏，但当温度降至55℃以下时，DNA结构会恢复，进而恢复活性。 【关键思路】 把S型细菌的各种物质分开，单独、直接地观察它们的作用。 二、肺炎链球菌的转化实验 3.艾弗里的实验 任务3：阅读教材P44艾弗里的实验过程，填写以下表格，并思考以下问题： 组别 S型细菌提取物的处理办法 实验结果 1 不作处理 将细菌提取物加入有R型活细菌的培养基中 R型+S型 2 蛋白酶 3 RNA酶 4 酯酶 5 DNA酶 R型+S型 R型+S型 R型+S型 只有R型 Q1：该实验设计遵循哪些原则？其巧妙之处是什么？ （1）单一变量原则和对照原则； （2）其巧妙之处在于运用“减法原理”，人为去除某个影响因素后观察实验结果的变化 Q2：1—4组为什么还有R型菌？ Q3：该实验的结论是什么？ 科学方法 自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理” 在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”； 与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中，与对照组相比，实验组分别作了加热、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”； 与常态相比，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，就利用了“减法原理”。 二、肺炎链球菌的转化实验 3.艾弗里的实验 任务3：阅读教材P44艾弗里的实验过程，填写以下表格： 组别 S型细菌提取物的处理办法 实验结果 1 不作处理 将细菌提取物加入有R型活细菌的培养基中 R型+S型 2 蛋白酶 3 RNA酶 4 酯酶 5 DNA酶 R型+S型 R型+S型 R型+S型 只有R型 Q3：该实验的结论是什么？ 细胞提取物中的转化因子很可能就是DNA。 Q1：该实验设计遵循哪些原则？其巧妙之处是什么？ （1）单一变量原则和对照原则； （2）其巧妙之处在于运用“减法原理”，人为去除某个影响因素后观察实验结果的变化 Q2：1—4组为什么还有R型菌？ 只有部分R型菌转化为S型菌 二、肺炎链球菌的转化实验 艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化性质，比如的细胞提取物的分子量很大，氮磷比约为1.67，在260nm的紫外线照射时有最大吸收峰值。这些特性都与DNA极为相似。 艾弗里 迈克劳德 麦卡蒂 1944年艾弗里、迈克劳德、麦卡蒂在《实验医学杂志》上共同发表论文《诱导肺炎球菌型转化的物质化学本质的研究》，在论文的结尾处写道：本文提出的证据支持以下观点：脱氧核糖类型的核酸是肺炎链球菌转化因子的基本单位。 二、肺炎链球菌的转化实验 艾弗里等人进一步分析了细胞提取物的理化性质，比如的细胞提取物的分子量很大，氮磷比约为1.67，在260nm的紫外线照射时有最大吸收峰值。这些特性都与DNA极为相似。 1944年艾弗里、迈克劳德、麦卡蒂在《实验医学杂志》上共同发表论文《诱导肺炎球菌型转化的物质化学本质的研究》，在论文的结尾处写道：本文提出的证据支持以下观点：脱氧核糖类型的核酸是肺炎链球菌转化因子的基本单位。 但限于当时提纯技术的限制，很难获得完全不含蛋白质的纯DNA，也难以检测到低于0.02%的蛋白质。 三、噬菌体侵染细菌的实验 T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。头部和尾部的外壳由蛋白质构成，头部含有DNA。 1.T2噬菌体的结构与生活方式 蛋白质 DNA 尾部 头部 三、噬菌体侵染细菌的实验 2.赫尔希和蔡斯的实验 蛋白质 DNA 尾部 头部 组成蛋白质的元素： 组成DNA的元素： C、H、O、N、S C、H、O、N、P 思路： 用放射性同位素35S标记蛋白质，用32P标记DNA。 Q：可以分别用含有35S和32P的培养基标记噬菌体吗？ 三、噬菌体侵染细菌的实验 2.赫尔希和蔡斯的实验 step1： 标记大肠杆菌 step2： 标记T2噬菌体 step3： 用标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌 大肠杆菌+含35S的培养基——含35S的大肠杆菌 大肠杆菌+含32P的培养基——含32P的大肠杆菌 T2噬菌体+含35S的大肠杆菌——含35S的T2噬菌体 T2噬菌体+含32P的大肠杆菌——含32P的T2噬菌体 含35S的T2噬菌体+未被标记的大肠杆菌 含32P的T2噬菌体+未被标记的大肠杆菌 观察子代噬菌体是否带上标记（放射性） 三、噬菌体侵染细菌的实验 2.赫尔希和蔡斯的实验 标记的T2噬菌体 侵染大肠杆菌 经短时间保温后搅拌 离心并检测放射性 细菌裂解后检测子代噬菌体的放射性 搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 离心的目的是让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌 三、噬菌体侵染细菌的实验 亲代噬菌体 原宿主细菌内 上清液和沉淀物中有无放射性 裂解释放出的子代噬菌体有无放射性 32P标记的DNA 无32P标记的DNA 35S标记的蛋白质 无35S标记的蛋白质 2.赫尔希和蔡斯的实验 任务4：阅读教材P45赫尔希和蔡斯的实验过程与结果，填写以下表格： 有 无 结论：DNA是噬菌体的遗传物质 上清无，沉淀有 上清有，沉淀无 短时间保温： 上清液——T2噬菌体（亲代） 沉淀物——大肠杆菌（内部含子代噬菌体） 三、噬菌体侵染细菌的实验 2.赫尔希和蔡斯的实验——误差分析 噬菌体侵染细菌实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌”。 （1）“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，35S组部分噬菌体与大肠杆菌没有分离，噬菌体与细菌共存于沉淀物中，这样会造成沉淀物中放射性偏高。 （2）保温时间要合适——若保温时间过短或过长会使32P组的上清液中放射性偏高，原因是部分噬菌体未侵染细菌或子代噬菌体被释放出来。 Q1：用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中也有少量放射性，可能是什么原因造成的？ Q2：用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也较高，可能是什么原因造成的？ 三、噬菌体侵染细菌的实验 3.T2噬菌体的增殖过程 3.合成 4.组装 5.释放 1.吸附 2.侵入 注意引导启发，不要先入为主，说出只有DNA进入大肠杆菌。 DNA是主要的遗传物质 蛋白质 RNA 分别侵染健康烟草植株 患病 不患病 得到全新病毒 不能得到病毒 结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA 烟草花叶病毒 冠状病毒因其形态在电镜下观察类似“王冠” 而得名。2019新型冠状病毒(2019-nCoV)和2003年非典期间致病的冠状病毒(SARS-CoV)以及2012年中东沙特发现的中东呼吸综合征(MERS)致病的冠状病毒(MERS-CoV)均属于冠状病毒。 综上所述，大部分生物的遗传物质都是DNA，而没有DNA只有RNA的生物，其遗传物质是RNA。 冠状病毒的遗传物质是RNA，此外，小儿麻痹病毒、脑炎病毒、流感病毒和艾滋病病毒等的遗传物质都是RNA。 DNA是主要的遗传物质 细胞生物 DNA RNA DNA病毒（只有DNA，无RNA） （DNA、RNA同时存在） DNA是主要的遗传物质 遗传物质 DNA是主要的遗传物质 RNA病毒（烟草花叶病毒、艾滋病病毒、流感病毒、SARS病毒等） 拓展思考 ③能够精确地自我复制，使前后代具有一定的连续性； 结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验分析，DNA作为遗传物质应该具备哪些特点？ 蛋白质不符合遗传物质应具备的哪些特点？ ④能够指导蛋白质的合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢的过程。 ②具有储存大量遗传信息的潜在能力； ①结构比较稳定； 课堂练习 判断题 1.将加热致死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的肺炎链球菌全部是S型活细菌。 （ ） 2.为获得放射性标记的T2噬菌体，可分别用含35S和32P的人工培养基培养噬菌体。 （ ） 肺炎链球菌转化的实质是S型菌的DNA片段整合到了R型菌的DNA中，使R型菌获得新的遗传信息，从而转化为S型细菌。 一般情况下，转化率很低，只有极少数R型菌被S型菌的DNA侵入并发生转化，培养基中（或小鼠体内）的大量S型菌大多是由转化后的S型菌繁殖而来的。 × × 课堂总结——关键问题 1.科学家是怎样证明DNA是遗传物质的？ 2.为什么说DNA是主要的遗传物质？ 3.通过对科学家揭示DNA是主要遗传物质过程的分析，你对科学发现的过程和方法有哪些领悟？ $